μ-PPT等离子体电子密度氢光谱诊断技术

王尚民,张家良,张天平,冯杰,郑茂繁,黄永杰

1.兰州空间技术物理研究所,兰州730000 2.大连理工大学,大连116024

μ-PPT等离子体电子密度氢光谱诊断技术

王尚民1,张家良2,*,张天平1,冯杰1,郑茂繁1,黄永杰1

1.兰州空间技术物理研究所,兰州730000 2.大连理工大学,大连116024

为了能够表征推进剂烧蚀产物的有效加速度及推进剂利用率,需要更准确地测量等离子电推力器(PPT)内等离子体的基础状态参数(电子密度、电子温度),提出了基于光谱线Stark加宽分析,提高PPT放电通道内等离子体电子密度诊断精度的一种方法。针对来自于推进剂的C原子谱线,测量线型函数和半高全宽(FWHM),可以计算电子密度,但要求等离子体电子密度需足够高。当电子密度低于1016cm-3,此方案的测量可靠性便显著降低。为此,提出了通过向放电空间引入微量含氢气体作为示踪剂,测量H原子谱线线型和半高全宽进而诊断电子密度的技术方案。相比于C原子谱线诊断方案,氢方案可以大幅度提高电子密度测量下限至1013cm-3,因此能够显著改进电子密度测量准确性和可靠性。

电子密度;Stark展宽;H原子谱线分析;等离子体电推力器;高精度测量

作为最早提出的电推进技术之一,微脉冲等离子体电推力器(Micro-Pulsed Plasma Thruster, μ-PPT)具有较高的技术成熟度,并且因其体积小、质量轻、结构简单、精确脉冲调节以及小功率下高比冲等优点,可满足微小卫星对推进系统提出的轻质量、低功耗及精确可控等严苛要求,近年来逐渐成为关注和研究的热点[1]。

μ-PPT等离子体电子密度诊断,可以确定推进剂烧蚀产物的有效加速度以及推进剂利用率。……